嵌入式系统与开发技术复习要点

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1、单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,嵌入式系统与发技术重点内容,计算机科学与技术学院,马维华,第,1,章概念及基本方法,第,2,章工作模式、存储模式、流水线,第,3,章基本常用指令的使用,第,6,章端口组件、,UART,、,PWM,定时器、,WDT,、,ADC,组件,嵌入式系统及三要素,定义：,以应用为中心、,以计算机技术为基础、,软件硬件可裁剪、,适应应用系统对,功能,、,可靠性,、,成本,、,体积,、功耗严格要求的,专用计算机系统,。,简单定义：,嵌入,到对象体系中的,专用计算机系统,。,三要素：,嵌入式系统的三个基本要素是嵌入性

2、、专用性与计算机系统。,（,1,）嵌入性是把软件嵌入到,Flash,存储器中，,（,2,）专用性是指针对某个具体应用领域和场合，量体裁衣式的定制适用该场合的专用系统，,（,3,）计算机系统是指必须具有计算机系统的组成，核心是计算机系统。,三个要素决定了嵌入式系统是嵌入到对象体系中的一种专用的计算机系统。,嵌入式系统設計与开发原则与步驟,1.,設計与开发原則,既然嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用的计算机系统，因此嵌入式系统设计的基本原则：物尽其用。这一原则表明，嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，以最小成本实现更高的性能，同时尽可能采用高效率的设计算法，以提高系统的整

3、体性能，换句话说同，“物尽其用”就是“够用就好”，以最高性价比来设计嵌入式应用系统。,2,、设计与开发步骤,嵌入式系统的设计步骤包括需求分析、体系结构设计、硬件设计，软件设计,执行机构设计、系统集成和系统测试。各个阶段之间往往要求不断的修改，直至完成最终设计目标。,ARM,存储模式,关于存储模式：大端模式和小端模式，靠,GPE8(ENDIAN),高低电平决定，高电平大端模式，低电平小端模式。让,GPE8,工作于功能,1,模式控制。掌握大小端模式存储结构。,已知一个,32,位的一个字,0 x87654321,，存放在内存,0 x120000040 x12000007,中，指出对于大端模式和小端模

4、式下，字节,0 x65,存放的地址。,ARM,指令流水线,关于指令流水线：,ARM,采用指令流水线技术。不同内核指令流水线的级数不同。采用指令流水线的作用是提高指令执行效率。有,3,、,5,、,6,、,7,、,8,级不等。,对于一个具有,1,条,8,级指令流水线的,ARM,处理器，假设每,1,级所需要的时间为,1ns,，求这种,ARM,处理器执行,4000,条指令最快所需要的时间。如果有两条这样的指令流水线那？,ARM,常用指令,熟悉常用,ARM,汇编指令，能阅读简单程序回答问题：需要掌握的指令。,MOV,MNV,LDR,、,LDRB,、,LDRH,STR,ORR,AND,B,注意条件域,AR

5、M,伪指令,LDR,ADD,MUL,CMP,TST,B BCC BHI BEQ BCS BLS BGE BLT BGT BLE,ARM,指令条件域,助记符后缀,标 志,含 义,EQ,Z,置位,相等,NE,Z,清零,不相等,CS,C,置位,无符号数大于或等于,CC,C,清零,无符号数小于,MI,N,置位,负数,PL,N,清零,正数或零,VS,V,置位,溢出,VC,V,清零,未溢出,HI,C,置位,Z,清零,无符号数大于,LS,C,清零,Z,置位,无符号数小于或等于,GE,N,等于,V,带符号数大于或等于,LT,N,不等于,V,带符号数小于,GT,Z,清零且（,N,等于,V,）,带符号数大于,LE

6、,Z,置位或（,N,不等于,V,）,带符号数小于或等于,AL,忽略,无条件执行,ARM,芯片选型,基本方法：根据需求，对照,ARM,芯片的技术要点去按照够用就好，略有余量的基本原则来选择。,S3C44B0,的端口組件及應用,多功能,GPIO,的配置方法：,1,、端口配置寄存器,PCONA,PCONG,决定,A,G,端口的功能,2,、端口数据寄存器,PDATA,PDATG,端口,A,G,的数据，可输入输出,3,、上拉电阻寄存器,PUPC,PUPG,决定,C,G,端口是否内部上拉,4,、特殊上拉电阻寄存器,SPUPR,决定数据总线是否上拉,S3C44B0,的,UART,开发應用,对于,S3C44B

7、0,，已知,MCLK,60MHz,阅读程序回答问题：,ARM,汇编语言如下，试说明完成的功能。,LDR R0,=rPCONA,LDR R1,=0 x3FF,STR R1,R0,；,A,口功能,2,LDR R0,=rPCONB,LDR R1,=0 x7FF,STR R1,R0,；,B,口功能,2,LDR R0,=rPCOND,MOV R1,=0 x0055,STR R1,R0,；,D,口中,GPD7,GPD4,输入，,GPD3,GPD0,输出,LDR R0,=rPCONF,LDR R1,=0 x120000,STR R1,R0,；,GPF6,7,为,UART1RXD,和,TXD,，其余,GPF,

8、为输出,LDR R0,=rPCONG,MOV R1,#0 xFFFF,STR R1,R0,；,F,口为外部中断,解答：具体功能见注释！,S3C44B0,的,UART,組件及开发應用,常用,UART,寄存器,1,、,UART,线路控制寄存器,ULCON0,和,ULCON1,决定字符格式（数据位数、停止位、奇偶校验位，红外和正常模式）,2,、,UART,控制寄存器,UCON0,和,UCON1,决定中断类型、发送和接收触发方式、接收和发送中断允许等）,3,、,UART,发送接收状态寄存器,UTRSTAT0,和,UTRSTAT1,反映接收和发送状态,4,、,UART,发送接收数据寄存器,UTXH0,和

9、,UTXH1,保持发送和接收的数据,5,、,UART,波特率发生器决定通信波特率,UBRDIVn=INT,（,MCLK/(,波特率,16)+0.5)-1,S3C44B0,的,UART,开发應用,利用,S3C44B0,进行串行通信，已知,MCLK,60MHz,阅读程序回答问题：,LDR R0,rPCONE,ORR R1,R0,#0 x28 00,10 10,00,STR R1,R0,；写,PCONE,使,GPE1GPE2,为,TXD0,和,RXD0,用于串行通信功能,LDR R0,rUFCON0,MOV R1,0,STR R1,R0,；,UFCON0,0,禁止,FIFO,LDR R0,rULCO

10、N0,ORR R1,0 x23,；,00100011,STR R1,R0,；字符格式为：,8,位数据，,1,位停止位，奇校验,LDR R0,rUCON0,ORR R1,R0,#0 xC1,STR R1,R0,；写,UART0,控制寄存器使允许接收中断正常接收发送,LDR R0,rUBRDIV0,LDR R1,=325,STR R1,R0,；设定波特率为,11520BPS,1,、说明本程序完成的功能,2,、串行通信波特率是多少？,3,、对程序进行注释,解答：,1,、本程序段完成的是对,UART0,进行初始化，使用,GPE1,和,GPE2,用于,UART0,的,TXD0,和,RXD0,进行串行通信

11、，通信字符格式为,8,位数据，,1,位停止位，奇校验，禁止,FIFO,，允许接收中断，正常接收和发送。,2,、串行通信波特率根据,UBRDIV0,MCLK/,（波特率,16,）,0.5,怪整数,所以：波特率,MCLK/(UBRDIV0+0.5)*16)=60000000/(325.5*16)=11520bps,3,、注释如上。,S3C44B0,的,PWM,組件及开发應用,常用,PWM,寄存器,1,、定时器配置寄存器,TCFG0,决定输入给定时器的时钟频率的预分频系数,2,、定时器配置寄存器,TCFG1,决定输入给定时器的时钟频率的除数值,3,、定时器控制寄存器,TCON,决定定时器是否自动重装

12、、是否开始定时停止定时，是否输出反转，是否允许死区控制等。,4,、定时器计数寄存器,TCNTB0,TCNTB5,和比较寄存器,TCMPB0,TCMPB5,S3C44B0,的,PWM,开发應用,用,PWM,的,TOUT1,和,TOUT2,分别控制两个指示灯,LED1,和,LED2,要求,TOUT1,1,时,LED1,亮，,TOUT2,1,时,LED2,亮，编程让,LED1,以,0.5,秒闪亮（即,0.5,秒亮，,0.5,秒灭，循环），,LED2,以,2,秒闪亮。,T1/T2,定时器指定预分频系数,199,除法器值,16,MCLK,60MHz,。,解答：,LED1,闪亮,0.5,秒：,T1,设置,

13、0.5S,定时且反转；,LED2,闪亮：,T2,设置,2S,定时且反转配置寄存器,TCFG0,0 xC7C7,（,T1,和,T2,为,199,0 xC7,预分频）,配置寄存器,TCFG1,0 x330,（,T1,和,T2,除法器值为,16,）,定时器输入时钟频率,MCLK/(,预分频值,1,）,/(,除法器值,),60000000/(199+1)/16=18750Hz,定时,0.5,秒，,T1,计数缓冲寄存器,TCNTB1,的值,0.518750,9375,定时,2,秒，,T2,计数缓冲寄存器,TCNTB2,的值,218750,37500,LDR R0,rTCFG0,MOV R1,#0 xC7

14、C7,或,LDR R1,0 xC7C7,STR R1,R0;,写,TCFG0,分频系数为,199,0 xC7,LDR R0,=rTCFG1,LDR R1,=0 x330,STR R1,R0;,写,TCFG1,除法器值,16,LDR R0,=rTCNTB1,LDR R1,=9375,STR R1,R0;,写,TCNTB1,LDR R0,=rTCNTB2,LDR R1,=37500,STR R1,R0;,写,TCNTB2,LDR R0,=rTCON;,ORR R1,R0,#0 xDD00;T1,和,T2,自动重装,/,反转、启动定时器,STR R1,R0;,写,TCON,S3C44B0,的,WDT

15、,組件及开发應用,常用,WDT,寄存器,1,、,WDT,控制寄存器,WTCON,决定是否允许复位、是否允许中断以及决定预分频系数和时钟因子,2,、,WDT,数据寄存器,WTDAT,和计数寄存器,WTCNT,3,、,WDT,定时输入时间：,T_WDT=1/(MCLK/,预分频系数,1)/,分频系数,4,、,WDT,复位时间：,T_RST=WTCNTT_WDT,S3C44B0,的,WDT,开发應用,如果,MCLK=40 MHz,，采用预分频值为,99,，分频系数为,64,，要使,WDT,的定时时间为,10,秒，允许复位，禁止中断，写出,WDT,初始化程序片段。,解答：,t_watchdog=1/(

16、MCLK/(,预分频值,1)/,分频系数,),=1/(40000000/100/64),=160us,溢出时间,t=WTCNT*t_watchdog,10S,=WTCNT*160us,10000000us,WTCNT,62500,LDR R0,rWTCON,LDR R1,=0 xF939,STR R1,R0;,写,WDT,控制寄存器使禁止中断，允许复位，预分频系数,99,分频系数,64,LDR R0,rWTCNT,LDR R1,=62500,STR R1,R0;,写,WDT,计数寄存器使计数值为,62500,定时,10,秒,S3C44B0,的,ADC,組件及开发應用,常用,ADC,寄存器,1,、,ADC,控制寄存器,ADCCON,决定是否允许启动、选择,ADC,通道、反映,ADC,转换状态,2,、,ADC,预分频寄存器,ADCPSR,决定预分频系数,3,、,ADC,转换时间：,TADC,2,（,ADCSPR,的值,1,）,16/MCLK,4,、,ADC,数据寄存器寄存转换后的,10,位数字量,5,、对,ADC,操作三要素：,（,1,）选择通道并启动,AD,变换,（,2,）查询状态（是否